Durchlaufträger - Fachhochschule Rosenheim
Durchlaufträger - Fachhochschule Rosenheim
Durchlaufträger - Fachhochschule Rosenheim
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qG,k<br />
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
<strong>Durchlaufträger</strong><br />
1. Aufbau:<br />
Der dargestellte rechteckige Vierfeldträger in einem Industriegebäude wird<br />
durch ständige Einwirkungen qG und veränderliche Einwirkungen qQ belastet.<br />
Der Träger besteht aus GL 28h, und ist an den Auflagern gegen seitliches<br />
Ausweichen gehalten. Er hat eine Breite von 80 mm.<br />
2. Einwirkungen:<br />
q<br />
q<br />
G,k<br />
Q,k<br />
A<br />
B C D E<br />
l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2 l/2<br />
5,25 m<br />
5,25 m 5,25 m 5,25 m<br />
=<br />
=<br />
8,<br />
20<br />
6,<br />
00<br />
qQ,k<br />
kN/m<br />
kN/m<br />
Die veränderliche Einwirkung ist eine dreieckförmige Belastung mit der<br />
maximalen Lastordinate in Feldmitte. Die veränderliche Einwirkung tritt<br />
wechselnd auf.<br />
21,00 m<br />
Arbeitsblätter 1<br />
Holzbaustatik
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
3. Aufgabe:<br />
Wählen Sie die erforderliche Mindestträgerhöhe!<br />
Führen Sie sämtliche notwendigen Tragsicherheitsnachweise!<br />
Der Träger ist an ungünstigster Stelle zu mehr als 70 % auszunutzen.<br />
Der Träger liegt direkt auf 250 mm langen Betonstützen auf. Überprüfen Sie, ob<br />
diese Auflagerung an den Auflagern A und B möglich ist. Wenn nein,<br />
unterbreiten Sie einen Vorschlag zur Auflagerung des Trägers.<br />
Arbeitsblätter 2<br />
Holzbaustatik
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Lösung zum <strong>Durchlaufträger</strong><br />
1. Ermittlung der Schnittgrößen (Beanspruchungen):<br />
Berechnung der erforderlichen Schnittgrößen mit Hilfe der Winkler´schen<br />
Zahlen, zunächst als charakteristische Werte.<br />
(Koeffizienten nach Bautabellen-Handbuch)<br />
Aus ständigen Einwirkungen:<br />
A<br />
B<br />
V<br />
V, G, k<br />
V, G, k<br />
B, l, G, k<br />
M<br />
M<br />
1, G, k<br />
B, G, k<br />
A B C D E<br />
= 0, 393 ⋅ qG,<br />
k ⋅ l =<br />
= 1, 143 ⋅ qG,<br />
k ⋅ l =<br />
0,<br />
393<br />
1,<br />
143<br />
⋅<br />
⋅<br />
8,<br />
20<br />
8,<br />
20<br />
kN/m ⋅<br />
kN/m ⋅<br />
5,<br />
25<br />
5,<br />
25<br />
m =<br />
m =<br />
16,<br />
92<br />
49,<br />
20<br />
= −0,<br />
607 ⋅ qG,<br />
k ⋅ l = −0,<br />
607 ⋅ 8,<br />
20 kN/m ⋅ 5,<br />
25 m = −26,<br />
13 kN<br />
= 0,<br />
077 ⋅ q ⋅ l<br />
G, k<br />
= −0,<br />
107 ⋅ q ⋅ l<br />
G, k<br />
2<br />
=<br />
2<br />
0,<br />
077<br />
=<br />
⋅<br />
−0,<br />
107<br />
8,<br />
20<br />
⋅<br />
kN/m ⋅<br />
8,<br />
20<br />
5,<br />
25<br />
kN/m ⋅<br />
Arbeitsblätter 3<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
m<br />
5,<br />
25<br />
2<br />
2<br />
=<br />
m<br />
2<br />
kN<br />
kN<br />
17,<br />
40 kNm<br />
=<br />
−24,<br />
18<br />
kNm
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Aus veränderlichen Einwirkungen:<br />
Maßgebende Laststellung für A V, Q, k und M 1, Q, k :<br />
A<br />
M<br />
V, Q, k<br />
1, Q, k<br />
= 0, 217 ⋅ qQ,<br />
k ⋅ l =<br />
= 0,<br />
067 ⋅ q ⋅ l<br />
Q, k<br />
2<br />
0,<br />
217<br />
=<br />
⋅<br />
0,<br />
067<br />
6,<br />
00<br />
⋅<br />
6,<br />
00<br />
kN/m ⋅<br />
kN/m ⋅<br />
5,<br />
25<br />
5,<br />
25<br />
m =<br />
6,<br />
84<br />
Maßgebende Laststellung für B V, Q, k , V B-l,<br />
Q, k und M B, Q, k :<br />
B<br />
V<br />
V, Q, k<br />
B, l, Q, k<br />
M<br />
B, Q, k<br />
= 0, 604 ⋅ qQ,<br />
k ⋅ l =<br />
0,<br />
604<br />
⋅<br />
6,<br />
00<br />
= −0,<br />
326 ⋅qQ,<br />
k ⋅ l = −0,<br />
326 ⋅<br />
= −0,<br />
076 ⋅ q ⋅ l<br />
Q, k<br />
2<br />
=<br />
−0,<br />
076<br />
⋅<br />
kN/m ⋅<br />
6,<br />
00<br />
6,<br />
00<br />
5,<br />
25<br />
Arbeitsblätter 4<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
m<br />
m =<br />
2<br />
=<br />
20,<br />
16<br />
kN<br />
11,<br />
08<br />
kN<br />
kNm<br />
kN/m ⋅5,<br />
25 m = −10,<br />
27 kN<br />
kN/m ⋅<br />
5,<br />
25<br />
2<br />
m<br />
2<br />
=<br />
−12,<br />
57<br />
Zusammenführen zu Bemessungswerten der Beanspruchungen:<br />
A<br />
B<br />
V, d<br />
V, d<br />
B, l, d<br />
= γ ⋅ A + γ ⋅ A<br />
G<br />
G<br />
V, G, k<br />
V, G, k<br />
Q<br />
= γ ⋅ B + γ ⋅ B<br />
G<br />
B-l,<br />
G, k<br />
Q<br />
Q<br />
V, Q, k<br />
V, Q, k<br />
V = γ ⋅V<br />
+ γ ⋅V<br />
M<br />
1, d<br />
G<br />
A B C D E<br />
A B C D E<br />
= γ ⋅ M + γ ⋅ M<br />
1, G, k<br />
Q<br />
=<br />
=<br />
B-l,<br />
Q, k<br />
1, Q, k<br />
=<br />
1,<br />
35<br />
1,<br />
35<br />
=<br />
1,<br />
35<br />
kNm<br />
⋅16,<br />
92 kN + 1,50 ⋅ 6,<br />
84 kN = 33,10 kN<br />
⋅<br />
49,<br />
20<br />
1,<br />
35<br />
kN + 1,50 ⋅<br />
20,<br />
16<br />
kN =<br />
96,<br />
66<br />
kN<br />
⋅(<br />
−26,<br />
13 kN) + 1,50 ⋅(<br />
−10,<br />
27 kN) = −50,<br />
68 kN<br />
⋅17,<br />
40 kNm + 1,50 ⋅11,<br />
08 kNm = 40,<br />
11kNm
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
M<br />
B, d<br />
= γ ⋅ M + γ ⋅ M<br />
G<br />
B, G, k<br />
Q<br />
B, Q, k<br />
=<br />
1,<br />
35 ⋅ ( −24,<br />
18 kNm) + 1,50⋅<br />
( −12,<br />
57 kNm) = −51,<br />
50 kNm<br />
Mehr Schnittgrößen sind zur Bearbeitung der Aufgabe nicht erforderlich.<br />
2. Bestimmung der Bemessungswerte der Festigkeiten:<br />
Industriegebäude<br />
Annahme überdacht, nicht beheizt Nutzungsklasse 2 (Kap. 7.1.1)<br />
Nutzlasten in Fabriken und Werkstätten KLED lang (Tabelle 4)<br />
k 0,<br />
70<br />
(Tabelle F.1)<br />
mod =<br />
Bemessungswert der Biegefestigkeit:<br />
f<br />
m, d<br />
=<br />
k<br />
mod<br />
γ<br />
⋅ f<br />
M<br />
m, k<br />
=<br />
0,<br />
70<br />
⋅ 28,<br />
00 N/mm²<br />
1,<br />
3<br />
Bemessungswert der Schubfestigkeit:<br />
f<br />
v, d<br />
k<br />
=<br />
mod<br />
γ<br />
⋅f<br />
M<br />
v, k<br />
=<br />
15,<br />
08 N/mm²<br />
0,<br />
70⋅<br />
2,<br />
50N/mm²<br />
=<br />
= 1,<br />
35N/mm²<br />
1,<br />
3<br />
Bemessungswert der Festigkeit für Druck rechtwinklig zur Faser:<br />
f<br />
c,90, d<br />
=<br />
k<br />
mod<br />
⋅ f<br />
γ<br />
M<br />
c,90, k<br />
Elastizitätsmodul:<br />
E<br />
0, mean<br />
=<br />
0,<br />
70<br />
= 12600 N/mm²<br />
⋅<br />
3,<br />
00<br />
1,<br />
3<br />
N/mm²<br />
=<br />
1,<br />
62<br />
N/mm²<br />
Arbeitsblätter 5<br />
Holzbaustatik
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
3. Vorbemessung:<br />
A) Vorbemessung über die Biegebeanspruchung (Stützmoment):<br />
σ<br />
f<br />
m, d<br />
m, d<br />
=<br />
M<br />
W<br />
f<br />
d<br />
m, d<br />
2<br />
b ⋅ h<br />
W =<br />
6<br />
req<br />
≤ 1<br />
≥<br />
M<br />
f<br />
d<br />
m, d<br />
51,<br />
50 kNm<br />
=<br />
=<br />
15,<br />
08 N/mm²<br />
h ermitteln mit b = 8 cm<br />
h<br />
req<br />
=<br />
W ⋅ 6<br />
=<br />
b<br />
3415 cm<br />
8 cm<br />
3<br />
⋅ 6<br />
=<br />
6<br />
51,<br />
50 ⋅10<br />
Nmm<br />
3<br />
= 3415 ⋅10<br />
15,<br />
08 N/mm²<br />
50,<br />
6<br />
cm<br />
B) Vorbemessung über die Schubbeanspruchung:<br />
τ<br />
f<br />
d<br />
v, d<br />
3 Vd<br />
⋅<br />
=<br />
2 A<br />
f<br />
v, d<br />
A = b ⋅ h ≥<br />
req<br />
3<br />
2<br />
≤ 1<br />
V<br />
⋅<br />
f<br />
d<br />
v, d<br />
=<br />
3<br />
2<br />
h ermitteln mit b = 8 cm<br />
h<br />
req<br />
A<br />
=<br />
b<br />
3<br />
50,<br />
68 ⋅10<br />
N<br />
⋅<br />
= 56311mm<br />
2<br />
1,<br />
35 N/mm<br />
2<br />
56311mm<br />
=<br />
= 704 mm = 70,<br />
4 cm<br />
80 mm<br />
Arbeitsblätter 6<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
mm<br />
3<br />
= 3415 cm<br />
3
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
C) Vorbemessung über die Verformung mit l/300 für Durchbiegung im Feld<br />
(bei Mehrfeldträgern in der Regel nicht maßgebend), vereinfacht mit<br />
E0,mean = 10000 N/mm²:<br />
C.1) Für die ständige Einwirkung:<br />
1<br />
3<br />
3<br />
erf ΙG =<br />
⋅19,<br />
5 ⋅ q<br />
4<br />
G, k ⋅ l = ⋅19,<br />
5 ⋅ 8,<br />
20 ⋅ 5,<br />
25 =<br />
−<br />
E0,<br />
mean ⋅10<br />
1,<br />
26<br />
C.2) Für die veränderliche Einwirkung:<br />
1<br />
18364 cm<br />
Ersatz-Gleichstreckenlast q Q, k für dreieckförmige veränderliche Einwirkungen:<br />
M<br />
q<br />
1, Q, k<br />
Q, k<br />
( q<br />
Q, k<br />
) =<br />
M1,<br />
Q, k<br />
=<br />
0,<br />
100 ⋅ l<br />
0,<br />
067<br />
2<br />
1<br />
=<br />
⋅ q<br />
Q, k<br />
⋅ l<br />
11,<br />
08<br />
11,<br />
08 kNm<br />
2<br />
0,<br />
100 ⋅ 5,<br />
25 m<br />
2<br />
=<br />
2<br />
kNm = M<br />
=<br />
4,<br />
02<br />
kN/m<br />
0,<br />
100<br />
Arbeitsblätter 7<br />
Holzbaustatik<br />
1, Q, k<br />
( q<br />
Q, k<br />
) =<br />
3<br />
3<br />
erf Ι Q ≈<br />
⋅ 29,<br />
1⋅<br />
q<br />
4<br />
Q, k ⋅ l = ⋅ 29,<br />
1⋅<br />
4,<br />
02 ⋅ 5,<br />
25 =<br />
−<br />
E0,<br />
mean ⋅10<br />
1,<br />
26<br />
4<br />
4<br />
erf Ι = erf ΙG<br />
+ erf ΙQ<br />
= 18364 cm + 13435 cm =<br />
h ermitteln mit b = 8 cm<br />
h<br />
req<br />
req<br />
=<br />
3<br />
Ι ⋅12<br />
=<br />
b<br />
3<br />
31799<br />
cm<br />
8 cm<br />
4<br />
⋅12<br />
=<br />
36,<br />
1<br />
1<br />
cm<br />
31799 cm<br />
gewählt: GL 28h b / h = 8 cm / 70 cm<br />
Ι = 228667 cm<br />
W<br />
= 6533 cm<br />
3<br />
4<br />
⋅ q<br />
Q, k<br />
⋅ l<br />
2<br />
13435 cm<br />
4<br />
4<br />
4
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
4. Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit:<br />
Biegebeanspruchung über der Stütze B:<br />
σ<br />
f<br />
m, d<br />
m, d<br />
M<br />
= W<br />
f<br />
d<br />
m, d<br />
6<br />
51,<br />
50 ⋅10<br />
Nmm ⋅6<br />
2 2<br />
= 80 mm ⋅700<br />
mm<br />
15,<br />
08 N/mm²<br />
Schubbeanspruchung an der Stütze B:<br />
7,88<br />
N/mm²<br />
=<br />
=<br />
15,<br />
08 N/mm²<br />
0,<br />
53<br />
(zunächst ohne Ausnutzung der Abminderung der Querkraft im Abstand h):<br />
τ<br />
f<br />
d<br />
v, d<br />
3 Vd<br />
⋅<br />
=<br />
2 A<br />
f<br />
v, d<br />
=<br />
3 50,<br />
68 ⋅10<br />
N<br />
⋅<br />
2 80 mm ⋅700<br />
mm<br />
2<br />
1,<br />
35 N/mm<br />
3<br />
=<br />
1,<br />
35<br />
1,<br />
35<br />
N/mm<br />
N/mm<br />
Auf einen weiteren Nachweis wird verzichtet.<br />
1,<br />
00<br />
Eine Verkleinerung der Höhe des Trägers wäre möglich, wenn die Querkraft im<br />
Abstand h vom Auflagerrand reduziert wird.<br />
Arbeitsblätter 8<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
2<br />
=<br />
< 1<br />
= 1<br />
Biegebeanspruchung im Feld unter Berücksichtigung von Kippen:<br />
Zunächst Berechnung der Ersatzstablänge, näherungsweise wie Einfeldträger<br />
mit parabelförmiger Momentenlinie (ungünstigster Ansatz):<br />
l<br />
ef<br />
a<br />
a<br />
1<br />
2<br />
l<br />
=<br />
⎡ az<br />
a1<br />
⋅ ⎢1−<br />
a2<br />
⋅<br />
⎣ l<br />
=<br />
=<br />
1,<br />
13<br />
1,<br />
44<br />
⋅<br />
B ⎤<br />
⎥<br />
T ⎦<br />
(E.7) darin:<br />
Tabelle E.2, Zeile 1.2<br />
700 mm<br />
= = = 350 mm<br />
2 2<br />
h<br />
az da die Kräfte am oberen Trägerrand angreifen
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
E<br />
E =<br />
γ<br />
G<br />
G =<br />
γ<br />
0, mean<br />
M<br />
mean<br />
M<br />
12600<br />
=<br />
1,<br />
3<br />
780<br />
=<br />
1,<br />
3<br />
N/mm²<br />
3<br />
E ⋅ b ⋅ h<br />
B = E ⋅ Ιz<br />
=<br />
12<br />
3<br />
9692 N/mm² ⋅ 80<br />
=<br />
12<br />
T = G ⋅ Ι<br />
l<br />
ef<br />
=<br />
600<br />
t<br />
G ⋅ b<br />
≈<br />
3<br />
N/mm²<br />
3<br />
⋅ h<br />
3<br />
⋅ 80<br />
3<br />
[ 1−<br />
0,<br />
15]<br />
N/mm²<br />
mm³<br />
mm³<br />
= 9692 N/mm²<br />
= 600 N/mm²<br />
⋅ 700<br />
⋅700<br />
l<br />
=<br />
⎡ az<br />
a1<br />
⋅ ⎢1−<br />
a2<br />
⋅ ⋅<br />
⎣ l<br />
B ⎤<br />
⎥<br />
T ⎦<br />
5250<br />
=<br />
⎡ 350 mm<br />
1,<br />
13 ⋅ ⎢1−<br />
1,<br />
44 ⋅ ⋅<br />
⎢ 5250 mm<br />
⎣<br />
5250 mm<br />
=<br />
1,<br />
13 ⋅<br />
5250<br />
=<br />
0,<br />
912<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
=<br />
=<br />
2,<br />
89<br />
0,<br />
717<br />
2,<br />
89<br />
0,<br />
717<br />
= 5755<br />
⋅10<br />
⋅10<br />
⋅10<br />
mm<br />
⋅10<br />
Nmm²<br />
(E.1)<br />
Arbeitsblätter 9<br />
Holzbaustatik<br />
11<br />
11<br />
11<br />
N/mm²<br />
11<br />
N/mm²<br />
=<br />
Nmm²<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
5,<br />
755<br />
Prüfung, ob Kippbeiwert berechnet werden muss:<br />
l<br />
ef<br />
2<br />
b<br />
⋅ h<br />
=<br />
5755<br />
mm<br />
80<br />
2<br />
⋅ 700<br />
mm²<br />
mm<br />
= 629 > 140<br />
Kippbeiwert km muss bestimmt werden.<br />
m<br />
21.3 (3)<br />
21.3 (3)<br />
(E.7)<br />
10.3.2 (7)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Arbeitsblätter 10<br />
Holzbaustatik<br />
Berechnung des bezogenen Kippschlankheitsgrades:<br />
35<br />
,<br />
1<br />
095<br />
,<br />
0<br />
14<br />
,<br />
14<br />
0091<br />
,<br />
0<br />
200<br />
780<br />
6<br />
5<br />
12600<br />
6<br />
5<br />
4<br />
,<br />
1<br />
28<br />
80<br />
700<br />
5755<br />
4<br />
,<br />
1<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
mm²<br />
2<br />
mm<br />
mm<br />
05<br />
0,05<br />
k<br />
m,<br />
2<br />
ef<br />
krit<br />
m,<br />
k<br />
m,<br />
m<br />
rel,<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
=<br />
π<br />
π<br />
σ<br />
λ<br />
G<br />
E<br />
f<br />
b<br />
h<br />
l<br />
f<br />
(61)<br />
Es gilt:<br />
4<br />
,<br />
1<br />
35<br />
,<br />
1<br />
75<br />
,<br />
0 m<br />
rel,<br />
≤<br />
=<br />
< λ<br />
damit:<br />
55<br />
,<br />
0<br />
01<br />
,<br />
1<br />
56<br />
,<br />
1<br />
35<br />
,<br />
1<br />
75<br />
,<br />
0<br />
56<br />
,<br />
1<br />
75<br />
,<br />
0<br />
56<br />
,<br />
1 m<br />
rel,<br />
m<br />
=<br />
−<br />
=<br />
⋅<br />
−<br />
=<br />
⋅<br />
−<br />
= λ<br />
k<br />
1<br />
<<br />
=<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
=<br />
⋅<br />
74<br />
,<br />
0<br />
30<br />
,<br />
8<br />
14<br />
,<br />
6<br />
08<br />
,<br />
15<br />
55<br />
,<br />
0<br />
700<br />
0<br />
8<br />
6<br />
10<br />
11<br />
,<br />
40<br />
W<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
mm²<br />
2<br />
mm<br />
Nmm<br />
6<br />
d<br />
m,<br />
m<br />
d<br />
1,<br />
d<br />
m,<br />
m<br />
d<br />
m,<br />
f<br />
k<br />
M<br />
f<br />
k<br />
σ (59)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Beanspruchung durch Druck rechtwinklig zur Faser, Stütze B:<br />
k<br />
σ<br />
B<br />
A<br />
V, d<br />
c,<br />
90,<br />
d<br />
ef<br />
=<br />
c,90 ⋅ fc,<br />
90,<br />
d kc,90<br />
⋅ fc,<br />
90,<br />
d<br />
3<br />
96,<br />
66 ⋅10<br />
N<br />
80 mm ⋅ (250 mm + 2 ⋅ 30 mm) 3,<br />
90 N/mm<br />
=<br />
=<br />
2<br />
1,<br />
75 ⋅1,<br />
62 N/mm 2,84 N/mm<br />
1,<br />
37<br />
Die Auflagerlänge reicht nicht aus. Es wird vorgeschlagen, eine Stahlplatte mit<br />
der erforderlichen Auflagerlänge unterzulegen. Mindestlänge der Stahlplatte:<br />
B<br />
V, d<br />
σ c,<br />
90,<br />
d A ef<br />
=<br />
kc,90, d ⋅ fc,<br />
90,<br />
d kc,90,<br />
d ⋅ fc,<br />
90,<br />
d<br />
3<br />
96,<br />
66 ⋅10<br />
N<br />
l ≥<br />
80 mm ⋅1,<br />
75 ⋅1,<br />
62 N/mm<br />
gewählt: Stahlplatte, l = 400 mm<br />
Nachweis des Auflagers B,D<br />
σ<br />
B<br />
V,<br />
d<br />
A<br />
c,<br />
90,<br />
d<br />
eff<br />
=<br />
kc, 90,<br />
d ⋅ fc,<br />
90,<br />
d kc,<br />
90,<br />
d ⋅ fc,<br />
90,<br />
d<br />
3<br />
96,<br />
66 ⋅10<br />
N<br />
80 mm ⋅ (l + 2 ⋅ 30 mm)<br />
=<br />
≤ 1<br />
2<br />
1,<br />
75 ⋅1,<br />
62 N/mm<br />
2<br />
− 2 ⋅ 30 mm = 366 mm<br />
96,<br />
66 ⋅10<br />
N<br />
80 mm ⋅(<br />
400 + 2 ⋅ 30 mm)<br />
=<br />
=<br />
1,<br />
75 ⋅1,<br />
62<br />
Arbeitsblätter 11<br />
Holzbaustatik<br />
3<br />
2<br />
2<br />
=<br />
2,<br />
62<br />
2,<br />
83<br />
=<br />
> 1<br />
0,<br />
92<br />
<<br />
1,<br />
0<br />
(41)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
GL 28 h<br />
Stütze<br />
Erforderliche Nachweise an der Stahlplatte:<br />
- Verformung an der Kragarmspitze < l/1000<br />
- Biegespannungsnachweis<br />
- Schubspannungsnachweis am Rand der Betonstütze<br />
maßgeblich für Dicke der Platte (ca. 20 mm).<br />
Nachweise werden hier nicht geführt.<br />
Weitere Möglichkeiten:<br />
Stahlplatte oder<br />
Hartholzplatte<br />
lA=400 mm<br />
5,25 m 5,25 m<br />
Sattelholz aus Hartholz unterlegen, Problem: große erforderliche Höhe<br />
Querdruckverstärkung durch zugelassene selbstbohrende Holzschrauben<br />
Arbeitsblätter 12<br />
Holzbaustatik<br />
h<br />
t
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Da beim Kippnachweis mit ungünstiger Kipplänge leff gerechnet wurde und die<br />
Querkraft am Auflager B noch reduziert werden kann, wird ein neuer<br />
Querschnitt unter Beachtung der reduzierten Querkraft gewählt.<br />
gewählt: Träger GL 28 h b/h = 8 cm / 66 cm<br />
maßgebende Querkraft<br />
VB,l,d = - 50,68 kN<br />
mit h = 66 cm wird<br />
V<br />
V<br />
B,<br />
x,<br />
d<br />
B,<br />
x,<br />
d<br />
=<br />
=<br />
50,<br />
68<br />
−<br />
1,<br />
5<br />
⋅<br />
50,<br />
68<br />
kN<br />
6,<br />
0<br />
kN<br />
−<br />
1,<br />
35<br />
kN/m ⋅<br />
−<br />
VB,x,d<br />
9,<br />
52<br />
⋅<br />
8,<br />
20<br />
( 0,<br />
66<br />
kN<br />
−<br />
h<br />
m<br />
kN/m<br />
+<br />
3,<br />
87<br />
⋅<br />
0,<br />
20<br />
( 0,<br />
66<br />
kN<br />
=<br />
0,<br />
5<br />
37,<br />
29<br />
Arbeitsblätter 13<br />
Holzbaustatik<br />
lA/2<br />
m<br />
) ⋅<br />
VB,l,d<br />
= 200 mm<br />
m<br />
+<br />
0,<br />
20<br />
kN<br />
m<br />
)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Schubspannungsnachweis an der Stütze B<br />
τ<br />
f<br />
d<br />
v,<br />
d<br />
3 Vd<br />
⋅<br />
= 2 A<br />
f<br />
v,<br />
d<br />
=<br />
3 37,<br />
29 ⋅10<br />
⋅<br />
2 80 mm⋅<br />
660<br />
2<br />
1,<br />
35 N mm<br />
3<br />
N<br />
mm<br />
=<br />
1,<br />
06<br />
1,<br />
35<br />
Biegebeanspruchung über der Stütze B<br />
σ<br />
f<br />
m,<br />
d<br />
m,<br />
d<br />
M<br />
= W<br />
f<br />
d<br />
m,<br />
d<br />
=<br />
51,<br />
50<br />
⋅10<br />
80 mm⋅<br />
660<br />
15,<br />
08 N<br />
6<br />
Nmm ⋅<br />
2<br />
mm<br />
mm<br />
2<br />
6<br />
2<br />
=<br />
8,<br />
87<br />
15,<br />
08<br />
N mm<br />
N mm<br />
0,<br />
78<br />
Arbeitsblätter 14<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
2<br />
N mm<br />
2<br />
N mm<br />
2<br />
=<br />
=<br />
0,<br />
59<br />
Biegebeanspruchung im Feld unter Berücksichtigung des Kippens<br />
Für die Ermittlung der Ersatzstablängen wird ein parabelförmiger<br />
Momentenverlauf entlang des gesamten Feldes angenommen (ungünstiger<br />
Ansatz).<br />
Die Kräfte greifen am oberen Trägerrand an.<br />
<<br />
1,<br />
0<br />
<<br />
1,<br />
0
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
l<br />
ef<br />
a<br />
a<br />
1<br />
2<br />
a z<br />
B<br />
T<br />
B<br />
T<br />
l<br />
ef<br />
l<br />
=<br />
⎡ az<br />
a1<br />
⋅ ⎢1−<br />
a2<br />
⋅<br />
⎣ l<br />
=<br />
=<br />
1,<br />
13<br />
1,<br />
44<br />
= =<br />
2<br />
h<br />
E<br />
=<br />
γ<br />
M<br />
1⋅12600<br />
=<br />
4 ⋅ 780<br />
=<br />
660 mm<br />
2<br />
0, mean<br />
1,<br />
13<br />
⋅G<br />
⋅ γ<br />
mean<br />
5250<br />
=<br />
1,<br />
13 ⋅<br />
M<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
⋅<br />
B ⎤<br />
⎥<br />
T ⎦<br />
= 330 mm<br />
3<br />
b ⋅ h ⋅ 3 3 ⋅ E0,<br />
⋅ =<br />
3<br />
12 ⋅ b ⋅ h 12 ⋅G<br />
=<br />
5250<br />
[ 1−<br />
0,<br />
182]<br />
4,<br />
04<br />
⎡ 330<br />
⋅ ⎢1−<br />
1,<br />
44 ⋅<br />
⎣ 5250<br />
mm<br />
=<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
⋅<br />
5250<br />
0,<br />
924<br />
mm<br />
4,<br />
04<br />
mean<br />
mean<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦<br />
= 5678<br />
mm<br />
5,<br />
678<br />
Prüfung, ob Kippbeiwert berechnet werden muss:<br />
lef<br />
⋅ h 5678 mm ⋅ 660 mm<br />
=<br />
= 585 > 140<br />
2<br />
2<br />
b 80 mm²<br />
Kippbeiwert km muss bestimmt werden.<br />
(E.7) darin:<br />
Tabelle E.2, Zeile 1.2<br />
(E.1)<br />
Arbeitsblätter 15<br />
Holzbaustatik<br />
=<br />
m<br />
(E.7)<br />
10.3.2 (7)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Berechnung des bezogenen Kippschlankheitsgrades:<br />
λ<br />
rel, m<br />
=<br />
=<br />
=<br />
Es gilt:<br />
f<br />
σ<br />
m, k<br />
m, krit<br />
5678<br />
186 ⋅<br />
0, 75 < λ rel, m<br />
damit:<br />
k<br />
m<br />
1,<br />
56<br />
=<br />
mm<br />
π ⋅ 80<br />
=<br />
0,<br />
75<br />
⋅ 660<br />
2<br />
l<br />
ef<br />
π ⋅ b<br />
mm²<br />
0,<br />
0091<br />
1,<br />
30<br />
≤<br />
1,<br />
30<br />
⋅ h<br />
1,<br />
4<br />
= 1, 56 − 0,<br />
75 ⋅ λrel,<br />
m<br />
=<br />
−<br />
Nachweis:<br />
⋅<br />
=<br />
2<br />
mm<br />
=<br />
⋅<br />
⋅<br />
1,<br />
4<br />
13,<br />
63<br />
1,<br />
56<br />
−<br />
1,<br />
4<br />
⋅<br />
f<br />
⋅ E<br />
m, k<br />
0,05<br />
0,<br />
095<br />
0,<br />
97<br />
⋅G<br />
=<br />
05<br />
1,<br />
30<br />
Arbeitsblätter 16<br />
Holzbaustatik<br />
28<br />
5<br />
⋅ ⋅12600<br />
6<br />
=<br />
0,<br />
59<br />
N/mm²<br />
N/mm²<br />
<<br />
1,<br />
4<br />
5<br />
⋅ ⋅ 780<br />
6<br />
N/mm²<br />
6<br />
M 40,<br />
11⋅10<br />
Nmm ⋅ 6<br />
1, d<br />
2<br />
σ m, d<br />
⋅<br />
6,<br />
91<br />
= W 80<br />
mm 660 mm²<br />
N/mm²<br />
=<br />
= = 0,<br />
78 < 1<br />
(59)<br />
k ⋅ f k ⋅ f 0,<br />
59 ⋅15,<br />
08 N/mm² 8,<br />
85 N/mm²<br />
m<br />
m, d<br />
m<br />
m, d<br />
Ein Querschnitt aus GL 28 h mit b/h = 8 cm / 66 cm reicht aus.<br />
Der Gebrauchstauglichkeitsnachweis wird mit diesem Querschnitt geführt.<br />
(61)
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
5. Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit:<br />
Lösung A)<br />
Die Berechnung erfolgt mit den Formeln aus Wendehorst, Bautechnische<br />
Zahlentafeln, 31. Auflage, Seite 425 ff.<br />
A.1) Durchbiegungen in der charakteristischen (seltenen) Bemessungssituation:<br />
Anfangsdurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />
maßgebend ist Feld 1<br />
, = q G k<br />
f<br />
1<br />
w<br />
G,<br />
inst,<br />
1<br />
A 1<br />
B C D E<br />
8,<br />
20<br />
k ⋅ q<br />
=<br />
E<br />
G,<br />
k<br />
=<br />
kN/m<br />
⋅ l<br />
4<br />
o,<br />
mean<br />
0,<br />
646<br />
⋅10<br />
⋅ Ι<br />
⋅<br />
12600<br />
−2<br />
8,<br />
20<br />
= w<br />
N/mm<br />
N/mm<br />
2<br />
G,<br />
inst,<br />
1<br />
⋅5250<br />
80<br />
⋅<br />
mm<br />
4<br />
mm<br />
⋅ 660<br />
12<br />
4<br />
⋅10<br />
3<br />
mm<br />
4,<br />
05<br />
2,<br />
41⋅10<br />
1,<br />
68<br />
Arbeitsblätter 17<br />
Holzbaustatik<br />
3<br />
−2<br />
=<br />
⋅10<br />
13<br />
13<br />
=<br />
mm
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />
Material: Brettschichtholz, Nutzungsklasse 2, k 0,<br />
80 (Tabelle F.2)<br />
w<br />
G, fin,1<br />
def =<br />
= wG,<br />
inst,1 ⋅ ( 1 + kdef<br />
) = 1,<br />
68 mm ⋅ (1 + 0,80) = 3,<br />
03 mm<br />
Anfangsdurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen und Nachweis:<br />
maßgebend ist Feld 1<br />
, = q Q k<br />
f<br />
1<br />
w<br />
k ⋅ q<br />
=<br />
E<br />
Q,<br />
inst,<br />
1<br />
A B C D E<br />
1<br />
6,<br />
00<br />
Q,<br />
k<br />
o,<br />
mean<br />
=<br />
⋅ l<br />
kN/m<br />
4<br />
0,<br />
626<br />
⋅10<br />
⋅ Ι<br />
⋅<br />
12600<br />
−2<br />
6,<br />
00<br />
= w<br />
N/mm<br />
N/mm<br />
2<br />
Q,<br />
inst,<br />
1<br />
⋅5250<br />
80<br />
⋅<br />
mm<br />
4<br />
mm<br />
⋅ 660<br />
12<br />
4<br />
⋅10<br />
3<br />
mm<br />
3<br />
−2<br />
1,<br />
18<br />
mm =<br />
l<br />
4449<br />
l<br />
<<br />
300<br />
Arbeitsblätter 18<br />
Holzbaustatik<br />
13<br />
2,<br />
85 ⋅10<br />
=<br />
2,<br />
41⋅10<br />
13<br />
=
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />
Kombinationsbeiwert für Nutzlasten aus Lagerräumen: ψ 0,<br />
8 (DIN 1055-100)<br />
wQ, fin,1 = wQ,inst,1<br />
⋅ ( 1+<br />
ψ 2 ⋅ kdef<br />
) = 1,<br />
18 mm ⋅(1+<br />
0,<br />
8 ⋅ 0,80) = 1,<br />
94 mm<br />
Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen:<br />
w 3,<br />
03 mm 1,<br />
94 mm 4,<br />
97 mm l<br />
fin,1 = wG,<br />
fin,1 + wQ,<br />
fin,1 = + = =<br />
(informativ)<br />
1056<br />
Nachweis:<br />
w l l<br />
fin,1 − wG,inst,1<br />
= 4,<br />
97 mm −1,<br />
68 mm = 3,<br />
29 mm = <<br />
(41)<br />
1595 200<br />
Arbeitsblätter 19<br />
Holzbaustatik<br />
2 =
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
A.2) Durchbiegungen in der quasi-ständigen Bemessungssituation:<br />
Anfangsdurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />
Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />
w<br />
G, inst,1<br />
=<br />
1,<br />
68<br />
mm<br />
Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />
Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />
w<br />
G, fin,1<br />
=<br />
3,<br />
03<br />
mm<br />
Anfangsdurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />
Unverändert zur charakteristischen Bemessungssituation,<br />
w<br />
Q, inst,1<br />
=<br />
1,<br />
18<br />
mm<br />
Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />
wQ, fin,1 = ψ 2 ⋅w<br />
Q, inst,1 ⋅(<br />
1+<br />
kdef<br />
) = 0,<br />
8 ⋅1,<br />
18 mm ⋅(1+<br />
0,80) = 1,<br />
70 mm<br />
Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen inkl. Nachweis:<br />
w l l<br />
fin,1 = wG,<br />
fin,1 + wQ,<br />
fin,1 = 3,<br />
03 mm + 1,<br />
18 mm = 4,<br />
21mm<br />
= < (42)<br />
1247 200<br />
Arbeitsblätter 20<br />
Holzbaustatik
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
B) Berechnung der Durchbiegung am freigeschnittenen Randfeld<br />
Reduktionsverfahren<br />
(Formeln aus Bautabellen-Handbuch):<br />
Der Rest des Trägers wird durch zwei Randmomente ersetzt. Die<br />
Durchbiegungen werden für die einzelnen Belastungen am Einfeldträger<br />
ermittelt und überlagert. ACHTUNG: Es muss das Rand- bzw. Stützmoment für<br />
den Lastfall angesetzt werden, bei dem das größte M 1, Q, k verursacht wird<br />
(das ist nicht das ungünstigste M B, Q, k , das für die Bemessung berechnet wurde)!<br />
qG,k MB,G,k<br />
qG,k<br />
=<br />
+<br />
qQ,k<br />
qG,k MB,G,k + MB,Q,k<br />
G Q<br />
MB,G,k<br />
Arbeitsblätter 21<br />
Holzbaustatik<br />
qQ,k<br />
qQ,k<br />
=<br />
+<br />
MB,Q,k<br />
MB,Q,k
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Maßgebende Stützmomente über Winkler´sche Zahlen:<br />
aus ständiger Einwirkung<br />
M = −24,<br />
18 kNm (wie zur Bemessung oben)<br />
B, G, k<br />
aus veränderlicher Einwirkung<br />
maßgebende Laststellung für M 1, Q, k :<br />
M<br />
B, Q,k<br />
= −0,<br />
033 ⋅ q ⋅ l<br />
Q,k<br />
2<br />
= −0,<br />
033 ⋅<br />
Berechnung der Durchbiegungen:<br />
Aus B, G, k<br />
w<br />
M :<br />
G, inst,1<br />
=<br />
E<br />
=<br />
1<br />
1,<br />
26<br />
1<br />
0, mean<br />
⋅<br />
⋅10<br />
62,<br />
5<br />
−4<br />
⋅<br />
62,<br />
5<br />
⋅(<br />
−24,<br />
18<br />
6,<br />
00<br />
l<br />
⋅max<br />
M ⋅<br />
Ι<br />
kNm<br />
5,<br />
25<br />
) ⋅<br />
191664<br />
kN/m ⋅<br />
2<br />
2<br />
m<br />
5,<br />
25<br />
Arbeitsblätter 22<br />
Holzbaustatik<br />
2<br />
cm<br />
4<br />
2<br />
m<br />
2<br />
= −0,<br />
17 cm<br />
= −5,<br />
46 kNm
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Aus q G, k :<br />
Zunächst Berechnung des maximalen Moments:<br />
M<br />
=<br />
q<br />
G, k<br />
8<br />
⋅ l<br />
2<br />
=<br />
8,<br />
20<br />
kN/m ⋅ 5,<br />
25<br />
8<br />
Berechnung der Durchbiegung:<br />
w<br />
G, inst,2<br />
=<br />
=<br />
E<br />
Zusammen:<br />
w<br />
G, inst<br />
Aus B, Q, k<br />
w<br />
Q, inst,1<br />
1<br />
1,<br />
26<br />
1<br />
0, mean<br />
G, inst,1<br />
⋅10<br />
⋅104<br />
⋅<br />
= w + w<br />
M :<br />
=<br />
=<br />
E<br />
1<br />
1,<br />
26<br />
1<br />
0, mean<br />
⋅<br />
⋅ 10<br />
62,<br />
5<br />
−4<br />
28,<br />
25<br />
G, inst,2<br />
−4<br />
2<br />
m<br />
2<br />
=<br />
28,<br />
25<br />
l<br />
⋅104<br />
⋅max<br />
M ⋅<br />
Ι<br />
⋅<br />
2<br />
5,<br />
25<br />
⋅ =<br />
191664<br />
2<br />
0,<br />
34<br />
kNm<br />
Arbeitsblätter 23<br />
Holzbaustatik<br />
cm<br />
= ( −0,<br />
17 cm) + 0,34 cm = 0,17 cm<br />
62,<br />
5<br />
l<br />
⋅ max M ⋅<br />
Ι<br />
5,<br />
25<br />
⋅ ( −5,<br />
62 ) ⋅ = −0,<br />
04 cm<br />
191664<br />
2<br />
2
Professor Dr.-Ing. Claus Wagner<br />
Hochschule <strong>Rosenheim</strong> Studiengang Holzbau und Ausbau<br />
Aus q Q, k :<br />
Zunächst Berechnung des maximalen Moments<br />
(vgl. Bautabellen-Handbuch):<br />
, 5 ⋅ 0,<br />
5<br />
M = ⋅ qQ,<br />
k ⋅ l<br />
8<br />
1,<br />
5 ⋅ 0,<br />
5<br />
= ⋅ 6,<br />
00 kN/m ⋅ 5,<br />
25<br />
8<br />
1 2<br />
2 2<br />
Berechnung der Durchbiegung:<br />
w<br />
Q, inst,2<br />
=<br />
E<br />
=<br />
Zusammen:<br />
1<br />
1,<br />
26<br />
1<br />
0, mean<br />
⋅10<br />
−4<br />
l<br />
⋅100<br />
⋅max<br />
M ⋅<br />
Ι<br />
5,<br />
25<br />
⋅100<br />
⋅13,<br />
78 ⋅ =<br />
191664<br />
2<br />
2<br />
0,<br />
16<br />
13,<br />
78<br />
kNm<br />
l l<br />
w Q, inst = w Q, inst,1 + w Q, inst,2 = ( −0,<br />
04 cm) + 0,16 cm = 0,12 cm = <<br />
4375 300<br />
Arbeitsblätter 24<br />
Holzbaustatik<br />
cm<br />
Enddurchbiegung aus ständigen Einwirkungen:<br />
Material: Brettschichtholz, Nutzungsklasse 2, k 0,<br />
80 (Tabelle F.2)<br />
w<br />
G, fin,1<br />
m<br />
=<br />
def =<br />
= wG,<br />
inst ⋅(<br />
1+<br />
kdef<br />
) = 1,<br />
7 mm ⋅(1+<br />
0,80) = 3,<br />
06 mm<br />
Enddurchbiegung aus veränderlichen Einwirkungen:<br />
Kombinationsbeiwert für Nutzlasten aus Lagerräumen: ψ 0,<br />
8 (DIN 1055-100)<br />
wQ, fin,1 = wQ,<br />
inst ⋅(<br />
1+<br />
ψ 2 ⋅ kdef<br />
) = 1,<br />
2 mm ⋅(1+<br />
0,<br />
8 ⋅ 0,80) = 1,<br />
97 mm<br />
Enddurchbiegung aus allen Einwirkungen:<br />
w 3,<br />
06 mm 1,<br />
97 mm 5,<br />
03 mm l<br />
fin,1 = wG,<br />
fin,1 + wQ,<br />
fin,1 = + = =<br />
(informativ)<br />
1044<br />
Nachweis:<br />
w l l<br />
fin,1 − wG,<br />
inst,1 = 5,<br />
03 mm −1,<br />
70 mm = 3,<br />
33 mm = <<br />
(41)<br />
1577 200<br />
2 =